JP6842339B2

JP6842339B2 - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP6842339B2
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Authority: JP
Inventors: 小山　哉; 哉小山
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Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-03-30
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Description

本発明は、操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により目標コースに沿って走行制御する車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、操舵制御や制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを発生させてレーンキープ制御や車線逸脱防止制御等の運転支援制御や自動運転制御を実行する技術が開発され実用化されている。例えば、特開２０１０−３６７５７号公報（以下、特許文献１）では、第１の操舵力をステア角のフィードバック制御により設定し、第２の操舵力を目標ステア角と車両状態量に基づいた操舵力のフィードフォワード制御により設定し、走行状況に応じて第１の操舵力と第２の操舵力との比率を変化させて目標操舵力を設定する車線逸脱防止制御装置の技術が開示されている。

特開２０１０−３６７５７号公報

ところで、上述の特許文献１に開示されるような操舵制御の技術では、フィードフォワード制御により、車両が走行環境情報から決定した目標コースに沿って走行するためのステアリングホイールを制御するための制御量（例えば、目標操舵角）を算出している。このため、ドライバはステアリングホイールの動きを通じて、車両が今後どのように動くのか、ステアリングホイールに対する視覚、感触から判断することができる。その一方で、外乱、車両応答遅れ等の不確定要因により、目標コースに対する追従走行から経路がずれた場合には、フィードバック制御により車両位置の修正が行われるが、このような車両位置のズレは、早い段階で抑制する方が、目標コースに沿った走行を行う上で好ましいが、ドライバに伝達する必要の無い情報であるという課題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、運転支援制御や自動運転制御においてドライバに操舵制御の状況を適切に伝達し、目標コースに対して精度良く追従することができる車両の走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明の車両の走行制御装置の一態様は、自車両の走行環境情報に基づいて自車両が走行する目標コースを設定する目標コース設定手段と、前記目標コースの形状に沿って自車両を走行させるフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御量算出手段と、前記フィードフォワード制御量に基づく目標操舵量で自車両の電動パワーステアリング機構を制御する操舵制御手段と、前記走行環境情報と自車両の走行情報に基づいて走行する自車両の前記目標コースに対するズレ量を算出し、該目標コースに対するズレ量が無くなるように自車両を走行させるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量算出手段と、前記フィードバック制御量に基づいて自車両に付加するヨーモーメントを算出し、該ヨーモーメントに基づき車輪の制駆動力配分を制御する制駆動力配分制御手段と、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量と、予め設定しておいた最大操舵量とを比較し、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量が前記最大操舵量より小さい場合、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量を前記目標操舵量として、前記フィードバック制御量に基づくヨーモーメントを前記制駆動力配分制御手段により自車両に付加させる一方、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量が前記最大操舵量以上となった場合は、前記最大操舵量を前記目標操舵量とするとともに、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量に対応するヨーモーメントと前記最大操舵量に対応するヨーモーメントとの差を、前記最大操舵量による前記目標操舵量で自車両を制御する際に不足するヨーモーメントとして算出し、該不足するヨーモーメントと前記フィードバック制御量に基づくヨーモーメントとを加算して前記制駆動力配分制御手段により自車両に付加させる操舵制御量制限手段とを備えた。

本発明による車両の走行制御装置によれば、運転支援制御や自動運転制御においてドライバに操舵制御の状況を適切に伝達し、目標コースに対して精度良く追従することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る車両の全体構成図である。本発明の実施の一形態に係る制御ユニットの機能ブロック説明図である。本発明の実施の一形態に係る目標コース追従制御プログラムのフローチャートである。本発明の実施の一形態に係る、車線の各曲率成分の説明図である。本発明の実施の一形態に係る、自車両の推定される車両軌跡と目標コースの車幅方向における位置のズレ量の説明図である。本発明の実施の一形態に係る、目標コースに対するヨー角の説明図である。本発明の実施の一形態に係る、各付加ヨーモーメントの特性マップで、図７（ａ）は自車両の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量に応じて設定される付加ヨーモーメントの特性マップの一例を示し、図７（ｂ）は自車両に作用する外乱により生じる自車両の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量に応じて設定される付加ヨーモーメントの特性マップの一例を示し、図７（ｃ）は目標コースの進行方向と自車両の進行方向の角度のズレ量に応じて設定される付加ヨーモーメントの特性マップの一例を示す。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は自車両を示し、符号２は自車両１の駆動系、符号３は自車両１の操舵系を示す。

駆動系２は、エンジン１１、クラッチ機構１２、第１モータ１３、変速機１４、減速装置１５、駆動輪（左前輪１６fl、右前輪１６fr）から構成される前輪駆動力伝達経路と、第２モータ１７、第３モータ１８、減速装置（左減速装置１９rl、右減速装置１９rr）及び駆動輪（左後輪２０rl、右後輪２０rr）から構成される後輪駆動力伝達経路とを備える４輪駆動可能な構成になっている。

前輪駆動力伝達経路では、エンジン１１及び第１モータ１３の駆動力が、変速機１４及び減速装置１５を介して前側の駆動輪（左前輪１６fl、右前輪１６fr）に伝達される。また、後輪駆動力伝達経路では、第２モータ１７の駆動力が、右減速装置１９rrを介して右後輪２０rrに伝達され、第３モータ１８の駆動力が、左減速装置１９rlを介して左後輪２０rlに伝達される。

第１モータ１３は、バッテリ装置２１に蓄えられている電力により駆動され、またエンジン１１の出力トルクによって回転して発電し、発電した電力をバッテリ装置２１に蓄電する。第２モータ１７及び第３モータ１８は、バッテリ装置２１の蓄電電力及び第１モータ１３で発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動される。

そして、エンジン制御部２２は、制御ユニット５０から出力されるエンジントルク指令値に基づいてスロットル開度を制御することでエンジン１１のトルクを制御する。変速機制御部２３は、制御ユニット５０から出力される変速指令値に基づいて変速機１４の変速比を制御する。バッテリ制御部２４は、バッテリ装置２１の電圧及び電流を検出してバッテリの充電状態（State of charge:SOC）を演算する。第１モータ制御部２５、第２モータ制御部２６及び第３モータ制御部２７は、制御ユニット５０から出力される第１モータトルク指令値、第２モータトルク指令値及び第３モータトルク指令値に基づいて、第１モータ１３、第２モータ１７及び第３モータ１８のトルクをそれぞれ制御する。

一方、自車両１の操舵系３は、ステアリングホイール３１から、ステアリングシャフト３１ａが延出されており、ステアリングシャフト３１ａの前端は、ユニバーサルジョイント３２ａ及びジョイント軸３２ｂから成るジョイント部３２を介してステアリングギヤボックス３４から突出されたピニオン軸３５と連結されている。

ステアリングギヤボックス３４からは、左前輪１６flに向けてタイロッド３６flが延出される一方、右前輪１６frに向けてタイロッド３６frが延出されている。タイロッド３６fl、３６frのタイロッドエンドは、ナックルアーム３７fl、３７frを介して、それぞれの側の車輪１６fl、１６frを回転自在に支持するアクスルハウジング３８fl、３８frと連結されている。

また、自車両１の操舵系３には、周知のラックアシスト型等の操舵手段としての電動パワーステアリング機構３９が設けられている。この電動パワーステアリング機構３９のパワーステアリング用電動モータは、図示しないパワーステアリング用モータ駆動部により駆動され、パワーステアリング用モータ駆動部は、操舵制御手段としての操舵制御部４０からの信号に基づいて制御される。

制御ユニット５０には、カメラ装置（ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等）、レーダ装置（レーザレーダ、ミリ波レーダ等）、ソナー等で構成され、自車両の走行する走行環境情報を検出し、走行環境を認識する走行環境認識装置４１、自車位置情報（緯度・経度、移動方向等）を検出して地図情報上に自車両位置の表示、及び、目的地までの経路誘導を行うナビゲーションシステム４２、車速Ｖを検出する車速センサ４３、操舵角δを検出する操舵角センサ４４等のセンサ、スイッチが接続されている。

走行環境認識装置４１は、例えば、ステレオカメラで構成される場合、このステレオカメラは、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する１組のカメラと、このカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。

走行環境認識装置４１のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。

白線等の車線区画線のデータの認識では、白線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、カメラの中央真下の道路面を原点として、車長方向（距離方向）をｚ軸、車幅方向をｘ軸、車高方向をｙ軸とする（図４−６参照）。このとき、ｘ−ｚ平面（ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。

また、走行環境認識装置４１は、三次元の距離分布を表す距離画像のデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた三次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、道路に沿って存在するガードレール、縁石、中央分離帯等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化（自車両に対する相対速度）が求められる。

また、ナビゲーションシステム４２は、周知のシステムであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波信号を受信して車両の位置情報（緯度、経度）を取得し、センサ３３から車速を取得し、また、地磁気センサあるいはジャイロセンサ等により、移動方向情報を取得する。そして、ナビゲーションシステム４２は、ナビゲーション機能を実現するための経路情報を生成するナビＥＣＵと、地図情報（サプライヤデータ、及び、所定に更新されたデータ）を記憶する地図データベース（以上、何れも図示せず）を備え、情報を報知装置（図示せず）から出力する。

ナビＥＣＵは、利用者によって指定された目的地までの経路情報を地図画像に重ねて報知装置で表示させるとともに、検出された車両の位置、速度、走行方向等の情報に基づき、車両の現在位置を報知装置上の地図画像に重ねて表示する。また、地図データベースには、ノードデータ、施設データ等の道路地図を構成するのに必要な情報が記憶されている。ノードデータは、地図画像を構成する道路の位置及び形状に関するものであり、例えば道路（車線）の幅方向中心点、道路の分岐点（交差点）を含む道路上の点（ノード点）の座標（緯度、経度）、当該ノード点が含まれる道路の方向、種別（例えば、高速道路、幹線道路、市道といった情報）、当該ノード点における道路のタイプ（直線区間、円弧区間（円弧曲線部）、クロソイド曲線区間（緩和曲線部））及びカーブ曲率（或いは、半径）のデータが含まれる。

そして、制御ユニット５０は、上述の各センサ４１〜４４からの各入力信号に基づき、自車両１の走行環境情報に基づいて自車両１が走行する目標コースを設定し、目標コースの形状に沿って自車両１を走行させるフィードフォワード制御量（フィードフォワード目標操舵角）δtffを算出し、フィードフォワード制御量（フィードフォワード目標操舵角）δtffに基づいて目標操舵角δｔを算出し、該目標操舵角δｔに基づき自車両の自車両１の操舵系３を制御する一方、走行する自車両１の目標コースに対するズレ量を算出し、該目標コースに対するズレ量が無くなるように自車両１を走行させるフィードバック制御量を算出し、フィードバック制御量に基づいて自車両１に付加するヨーモーメントＭｚを算出し、該ヨーモーメントＭｚに基づき車輪（左右輪間）の制駆動力配分を制御する。

このため、制御ユニット５０は、図２に示すように、走行路情報取得部５０ａ、目標操舵角算出部５０ｂ、目標操舵角制限部５０ｃ、補償ヨーモーメント算出部５０ｄ、制駆動トルク算出部５０ｅから主要に構成されている。

走行路情報取得部５０ａは、上述の各センサ４１〜４４からの各信号が入力され、自車両が走行する車線を認識して、本実施の形態では、走行車線の中央を目標コースとして設定する。

走行路情報取得部５０ａは、上述のように認識した車線区画線の位置情報と、目標コースの位置情報を基に、目標コースの曲率κ、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘ、目標コースの進行方向と自車両１の進行方向の角度のズレ量θｔを、例えば、以下のように算出する。

目標コースの曲率κは、図４に示すように、以下の（１）式により算出できる。

κ＝（κｌ＋κｒ）／２ …（１）
この（１）式において、κｌは左車線区画線による曲率成分であり、κｒは右車線区画線による曲率成分である。これら、左右の車線区画線の曲率成分κｌ，κｒは、具体的には、図４に示すような、左右の車線区画線のそれぞれを構成する点に関して、二次の最小自乗法によって計算された二次項の係数を用いることによって定められる。例えば、ｘ＝Ａ・ｚ^２＋Ｂ・ｚ＋Ｃの二次式で車線区画線を近似した場合、２・Ａの値が曲率成分として用いられる。尚、これら車線区画線の曲率成分κｌ、κｒは、それぞれの車線区画線の曲率そのものでも良い。

また、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘは、図５に示すように、例えば、以下の（２）式により算出できる。

Δｘ＝（ｘｌ＋ｘｒ）／２−ｘｖ …（２）
この（３）式において、ｘｖは車両の前方注視点（位置）（０，ｚｖ）のｚ座標における推定車両軌跡のｘ座標であり、前方注視点（０，ｚｖ）の前方注視距離（ｚ座標）であるｚｖは、本実施の形態では、ｚｖ＝ｔｃ・Ｖで算出される。ここで、ｔｃは予め設定しておいた予見時間であり、例えば、１．２secに設定されている。

従って、ｘｖは、車両の走行状態に基づいて車両の諸元や車両固有のスタビリティファクタＡｓ等を用いる場合には、例えば、以下の（３）式で算出することができる。
ｘｖ＝（１／２）・（１／（１＋Ａｓ・Ｖ^２））・（δ／Ｌｗ）
・（ｔｃ・Ｖ）^２ …（３）
ここで、Ｌｗはホイールベースである。また、（３）式における、ｘｌは前方注視点（０，ｚｖ）のｚ座標における左車線区画線のｘ座標であり、ｘｒは前方注視点（０，ｚｖ）のｚ座標における右車線区画線のｘ座標である。

尚、上述のｘｖは、車速Ｖやヨーレートγを用いて、以下の（４）式で算出することもでき、或いは、画像情報を基に、以下の（５）式で算出することもできる。
ｘｖ＝（１／２）・（γ／Ｖ）・（Ｖ・ｔｃ）^２ …（４）
ｘｖ＝（１／２）・κ・（Ｖ・ｔｃ）^２ …（５）
尚、ｔｃをゼロに設定した場合、Δｘは、図５中に示すように、現時点における目標コースと自車両１との位置のズレ量であるｘｉと同値になる。この場合はΔｘを、例えば画像情報で得られる車線区画線の各点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、定数項（すなわち、車線区画線を、ｘ＝Ａ・ｚ^２＋Ｂ・ｚ＋Ｃの式で近似した際のＣの値）から算出しても良い。

更に、目標コースの進行方向と自車両１の進行方向の角度のズレ量θｔは、図６に示すように、例えば、以下の（６）式により算出できる。

θｔ＝（θtl＋θtr）／２ …（６）
ここで、θtlは、左車線区画線に対する自車両１の傾き、θtrは、右車線区画線に対する自車両１の傾きである（図６参照）。尚、これら、θtl、θtrは、例えば、画像情報で得られる車線区画線の各点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、一次項の係数（すなわち、車線区画線を、ｘ＝Ａ・ｚ^２＋Ｂ・ｚ＋Ｃの式で近似した際のＢの値）から算出しても良い。

こうして、算出された目標コースの曲率κは、目標操舵角算出部５０ｂに出力され、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘと、目標コースの進行方向と自車両１の進行方向の角度のズレ量θｔは制駆動トルク算出部５０ｅに出力される。このように、走行路情報取得部５０ａは、目標コース設定手段として設けられている。

目標操舵角算出部５０ｂは、走行路情報取得部５０ａから目標コースの曲率κが出力され、例えば、以下の（７）式により、フィードフォワード目標操舵角δtffを算出する。そして、フィードフォワード目標操舵角δtffを目標操舵角制限部５０ｃに出力し、後述するように、予め実験、計算等により設定しておいた操舵角制限値δmax以下となるようにフィードフォワード目標操舵角δtffを制限して、制限処理されたフィードフォワード目標操舵角δtffを目標操舵角δｔとして操舵制御部４０に出力する。

δtff＝Ｇff・κ …（７）
ここで、Ｇffは、予め実験、計算等により設定しておいたフィードフォワードゲインである。このように、目標操舵角算出部５０ｂは、フィードフォワード制御量算出手段として設けられている。

目標操舵角制限部５０ｃは、目標操舵角算出部５０ｂからフィードフォワード目標操舵角δtffが入力される。そして、フィードフォワード目標操舵角δtffと、予め実験、計算等により設定しておいた操舵角制限値δmaxとを比較し、フィードフォワード目標操舵角δtffが操舵角制限値δmaxより小さい場合（δtff＜δmaxの場合）は、フィードフォワード目標操舵角δtffを目標操舵角δｔとするように目標操舵角算出部５０ｂに信号出力すると共に、補償ヨーモーメント算出部５０ｄに対し、後述する補償ヨーモーメントＭzcを０に設定するように信号を出力する。一方、δtff≧δmaxの場合は、操舵角制限値δmaxを目標操舵角δｔとするように目標操舵角算出部５０ｂに信号出力すると共に、補償ヨーモーメント算出部５０ｄに対し、フィードフォワード目標操舵角δtffを制限することにより不足するヨーモーメントを補償ヨーモーメントＭzcとして算出するように信号出力する。尚、操舵角制限値δmaxは、ドライバに操舵制御に不安感、不信感を抱かさない予め実験、計算等により設定しておいた操舵角度である。

補償ヨーモーメント算出部５０ｄは、上述のように目標操舵角制限部５０ｃからＭzc＝０の信号（δtff＜δmaxの場合）、或いは、δtff≧δmaxとなっており、補償ヨーモーメントＭzcの算出指令の信号が入力される。

以下、補償ヨーモーメントＭzcの算出について説明する。

カーブトレースに必要なヨーレートγMzは、車両の運動方程式により、例えば、以下の（８）式で算出できる。

γMz＝Ｖ／ρ＝（１／（１＋Ａｓ・Ｖ^２））・（Ｖ／Ｌｗ）・
（δ＋（（Ｋｆ＋Ｋｒ）／（２・Ｌｗ・Ｋｆ・Ｋｒ））・Ｍzc …（８）
ここで、ρはカーブ半径、Ｋｆは前輪のコーナリングパワー、Ｋｒは後輪のコーナリングパワー、Ｍzcはカーブトレースに必要なヨーモーメントである。尚、カーブ半径ρは、曲率κの逆数を算出することにより算出できる。

上述の（８）式により、フィードフォワード目標操舵角δtffのとき（δ＝δtff）の、カーブトレースに必要なヨーモーメントＭzff（Ｍzc＝Ｍzff）を算出すると、以下の（９）式となる。

Ｍzff＝（（１＋Ａｓ・Ｖ^２）・Ｌｗ／ρ−δtff）
・（２・Ｌｗ・Ｋｆ・Ｋｒ）／（Ｋｆ＋Ｋｒ） …（９）
同様に、操舵角制限値δmaxのとき（δ＝δmax）の、カーブトレースに必要なヨーモーメントＭzmax（Ｍzc＝Ｍzmax）を算出すると、以下の（１０）式となる。

Ｍzmax＝（（１＋Ａｓ・Ｖ^２）・Ｌｗ／ρ−δmax）
・（２・Ｌｗ・Ｋｆ・Ｋｒ）／（Ｋｆ＋Ｋｒ） …（１０）
従って、フィードフォワード目標操舵角δtffを制限することにより不足するヨーモーメント（補償ヨーモーメント）Ｍzcは、以下の（１１）式により算出できる。

Ｍzc＝Ｍzff−Ｍzmax
＝（（２・Ｌｗ・Ｋｆ・Ｋｒ）／（Ｋｆ＋Ｋｒ））・（δmax−δtff）
…（１１）
そして、補償ヨーモーメント算出部５０ｄは、δtff＜δmaxの場合には、Ｍzc＝０とし、δtff≧δmaxの場合には、上述の（１１）式により、補償ヨーモーメントＭzcを算出して、該補償ヨーモーメントＭzcを、制駆動トルク算出部５０ｅに出力する。このように、目標操舵角制限部５０ｃ、補償ヨーモーメント算出部５０ｄは、操舵制御量制限手段として設けられている。

制駆動トルク算出部５０ｅは、走行路情報取得部５０ａから、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘと、目標コースの進行方向と自車両１の進行方向の角度のズレ量θｔが入力され、補償ヨーモーメント算出部５０ｄから補償ヨーモーメントＭzcが入力される。そして、例えば、以下の（１２）式により、自車両１に付加するヨーモーメントＭｚを算出する。

Ｍｚ＝Ｍzx＋Ｍzix＋Ｍzθ＋Ｍzc …（１２）
ここで、Ｍzxは、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘに応じて設定される付加ヨーモーメントであり、例えば、予め実験、計算等により図７（ａ）のマップに示す特性で設定される。また、Ｍzixは、自車両に作用する外乱により生じる自車両の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量に応じて設定される付加ヨーモーメントであり、例えば、予め実験、計算等により図７（ｂ）のマップに示す特性で設定される。尚、本実施の形態では、自車両に作用する外乱により生じる自車両の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量は、例えば、「∫（Δｘ）ｄｔ」のΔｘを積分することにより算出する。更に、Ｍzθは、目標コースの進行方向と自車両の進行方向の角度のズレ量θｔに応じて設定される付加ヨーモーメントであり、例えば、予め実験、計算等により図７（ｃ）のマップに示す特性で設定される。

そして、制駆動トルク算出部５０ｅは、前述の（１２）式で算出した自車両１に付加するヨーモーメントＭｚ（反時計回りを「＋」として）に基づいて、例えば、以下の（１３）、（１４）式により、第３モータ１８に発生させるモータトルクＴrlと、第２モータ１７に発生させるモータトルクＴrrを算出し、モータトルクＴrlは制駆動力配分制御手段としての第３モータ制御部２７に、モータトルクＴrrは制駆動力配分制御手段としての第２モータ制御部２６に出力する。

Ｔrl＝−（ｒｔ／ｄ）・Ｍｚ …（１３）
Ｔrr＝＋（ｒｔ／ｄ）・Ｍｚ …（１４）
ここで、ｒｔはタイヤ半径、ｄはトレッドである。

このように、制駆動トルク算出部５０ｅは、フィードバック制御量算出手段、制駆動力配分制御手段として設けられている。

次に、上述の制御ユニット５０で実行される目標コース追従制御プログラムを、図３のフローチャートで説明する。

まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、走行路情報取得部５０ａは、自車両が走行する車線を認識し、走行車線の中央を目標コースとして設定し、認識した車線区画線の位置情報と、目標コースの位置情報を基に、前述の（１）式により目標コースの曲率κを算出し、（２）式により予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｘを算出し、（６）式により目標コースの進行方向と自車両１の進行方向の角度のズレ量θｔを算出する。

次いで、Ｓ１０２に進み、目標操舵角算出部５０ｂは、フィードフォワード目標操舵角δtffを、前述の（７）式により算出する。

次に、Ｓ１０３に進んで、目標操舵角制限部５０ｃは、フィードフォワード目標操舵角δtffと、予め実験、計算等により設定しておいた操舵角制限値δmaxとを比較する。

この比較の結果、フィードフォワード目標操舵角δtffが操舵角制限値δmaxより小さい場合（δtff＜δmaxの場合）は、Ｓ１０４に進み、目標操舵角算出部５０ｂは、フィードフォワード目標操舵角δtffを目標操舵角δｔに設定して操舵制御部４０に出力する。

その後、Ｓ１０５に進んで、補償ヨーモーメント算出部５０ｄは、補償ヨーモーメントＭzcを０に設定する。

一方、Ｓ１０３の比較の結果、フィードフォワード目標操舵角δtffが操舵角制限値δmax以上の場合（δtff≧δmaxの場合）は、Ｓ１０６に進み、目標操舵角算出部５０ｂは、操舵角制限値δmaxを目標操舵角δｔに設定して操舵制御部４０に出力する。

その後、Ｓ１０７に進んで、補償ヨーモーメント算出部５０ｄは、例えば、前述の（１１）式により、補償ヨーモーメントＭzcを算出する。

Ｓ１０５、或いは、Ｓ１０７で補償ヨーモーメントＭzcを設定した後は、Ｓ１０８に進み、制駆動トルク算出部５０ｅは、前述の（１２）式により、自車両１に付加するヨーモーメントＭｚを算出する。

次いで、Ｓ１０９に進み、制駆動トルク算出部５０ｅは、前述の（１３）、（１４）式により、第３モータ１８に発生させるモータトルクＴrlと、第２モータ１７に発生させるモータトルクＴrrを算出し、モータトルクＴrlは制駆動力配分制御手段としての第３モータ制御部２７に、モータトルクＴrrは制駆動力配分制御手段としての第２モータ制御部２６に出力する。

このように本発明の実施の形態によれば、自車両１の走行環境情報に基づいて自車両１が走行する目標コースを設定し、目標コースの形状に沿って自車両１を走行させるフィードフォワード制御量（フィードフォワード目標操舵角）δtffを算出し、フィードフォワード制御量（フィードフォワード目標操舵角）δtffに基づいて目標操舵角δｔを算出し、該目標操舵角δｔに基づき自車両の自車両１の操舵系３を制御する一方、走行する自車両１の目標コースに対するズレ量を算出し、該目標コースに対するズレ量が無くなるように自車両１を走行させるフィードバック制御量を算出し、フィードバック制御量に基づいて自車両１に付加するヨーモーメントＭｚを算出し、該ヨーモーメントＭｚに基づき車輪（左右輪間）の制駆動力配分を制御して、目標コースに追従走行制御させるようになっている。このため、ドライバは、フィードフォワード制御によるステアリングホイールの動きを通じて、車両が今後どのように動くのか、ステアリングホイールに対する視覚、感触から判断することができる。また、外乱、車両応答遅れ等の不確定要因により、目標コースに対する追従走行から経路がずれた場合には、フィードバック制御により、車輪の制駆動力差で車両に発生されるヨーモーメントによって車両位置の修正が行われるので、車両位置のズレは、ドライバに不要な感覚を与えることなく早い段階で修正され、目標コースに対して精度良く追従することができる。

尚、本実施の形態では、エンジンと３つの電動モータを備えたハイブリッド車を例に説明したが、これに限ること無く、例えば、４輪にインホイールモータを備えた電動自動車や、他の形式のハイブリッド車等であっても、左右輪間の制駆動力差により車両にヨーモーメントを付加することができる車両であれば、本発明を適用できることは言うまでも無い。

１自車両
２駆動系
３操舵系
１１エンジン
１２クラッチ機構
１３第１モータ
１４変速機
１５減速装置
１６fl、１６fr 駆動輪
１７第２モータ
１８第３モータ
１９rl、１９rr 減速装置
２０rl、２０rr 駆動輪
２１バッテリ装置
２２エンジン制御部
２３変速機制御部
２４バッテリ制御部
２５第１モータ制御部
２６第２モータ制御部
２７第３モータ制御部
３１ステアリングホイール
３１ａステアリングシャフト
３２ジョイント部
３４ステアリングギヤボックス
３５ピニオン軸
３８fl、３８fr アクスルハウジング
３９電動パワーステアリング機構（操舵手段）
４０操舵制御部（操舵制御手段）
４１前方環境認識装置
４２ナビゲーションシステム
４３車速センサ
４４操舵角センサ
５０制御ユニット
５０ａ走行路情報取得部（目標コース設定手段）
５０ｂ目標操舵角算出部（フィードフォワード制御量算出手段）
５０ｃ目標操舵角制限部（操舵制御量制限手段）
５０ｄ補償ヨーモーメント算出部（操舵制御量制限手段）
５０ｅ制駆動トルク算出部（フィードバック制御量算出手段、制駆動力配分制御手段）

Claims

自車両の走行環境情報に基づいて自車両が走行する目標コースを設定する目標コース設定手段と、
前記目標コースの形状に沿って自車両を走行させるフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御量算出手段と、
前記フィードフォワード制御量に基づく目標操舵量で自車両の電動パワーステアリング機構を制御する操舵制御手段と、
前記走行環境情報と自車両の走行情報に基づいて走行する自車両の前記目標コースに対するズレ量を算出し、該目標コースに対するズレ量が無くなるように自車両を走行させるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御量算出手段と、
前記フィードバック制御量に基づいて自車両に付加するヨーモーメントを算出し、該ヨーモーメントに基づき車輪の制駆動力配分を制御する制駆動力配分制御手段と、
前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量と、予め設定しておいた最大操舵量とを比較し、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量が前記最大操舵量より小さい場合、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量を前記目標操舵量として、前記フィードバック制御量に基づくヨーモーメントを前記制駆動力配分制御手段により自車両に付加させる一方、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量が前記最大操舵量以上となった場合は、前記最大操舵量を前記目標操舵量とするとともに、前記フィードフォワード制御量に基づく操舵制御量に対応するヨーモーメントと前記最大操舵量に対応するヨーモーメントとの差を、前記最大操舵量による前記目標操舵量で自車両を制御する際に不足するヨーモーメントとして算出し、該不足するヨーモーメントと前記フィードバック制御量に基づくヨーモーメントとを加算して前記制駆動力配分制御手段により自車両に付加させる操舵制御量制限手段と、
を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
前記目標コースに対するズレ量は、自車両の幅方向における前記目標コースと自車位置とのズレ量と、自車両に作用する外乱により生じる自車両の幅方向における前記目標コースと自車位置とのズレ量と、前記目標コースの進行方向と自車両の進行方向の角度のズレ量の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。